1 绪论
1.1 工程概况
北京天竺空港倒迁楼工程位于北京市顺义区, 为新建的居民住宅社区。整个小区规划突出了现代化和生态环境两个主题。根据规划, 拟建污水处理工程将小区内的生活污水处理后排放。小区污水主要为居民生活用水, 设计规模按照120m3/d考虑, 出水达到《污水综合排放标准》要求, 排入市政污水管网。本论文主要论述了该工程的设计思路、设备选型依据及实施中遇到的问题及解决方法。
1.2 生物接触氧化法工艺
小区污水不同于城市污水, 属于生活污水范畴, 但是水量较小, 在我国, 通常把设计规模小于4000m3/d的污水处理站称为小区污水处理。小区在这里主要是指居住区、疗养院、商业中心、机关学校等由一种功能或多种功能构成的相独立的区域, 其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准, 必须设置独立的污水处理设施[1]。小区生活污水治理尽管规模比较小, 且分散, 对运行管理带来一定的难度。但由于小区生活污水就近处理并回用, 水源稳定可靠, 可减少供水管网的压力, 同时也缓解了城市下水管网和污水处理设施的压力, 且对于水资源匮乏也有一定的缓解。
小区污水水质水量特征可概括为:水质水量变化较大, 污染物浓度偏低, 即比城市污水低, 污水可生化性良好, 处理难度小。由于小区污水处理水量较小, 管理水平不高, 所以, 在做工艺设计时尽可能地选用污泥少或者无污泥产生的处理工艺, 防止因为污泥处理不善而导致的二次污染。我们目前较常用的处理工艺大致流程为:污水—调节池—初次沉淀池—生物接触氧化池—二沉池—出水。由于生物接触氧化法有停留时间短、易挂膜等特点, 所以生物接触氧化法应用较为广范。生物接触氧化法又称淹没式生物滤池, 在反应器内设置填料, 废水经过充氧 (或在氧化池底部鼓风曝气) 后与填料相接触, 在生长在填料上的生物膜和填料空隙间的活性污泥双重作用下, 使废水得到净化[2]。
2 工艺设计
2.1 设计参数及达标要求
2.1.1 设计参数
设计水质:生活污水。
设计内容:包括水处理工艺、土建、电气专业。
设计范围:为从污水进入污水处理站内格栅井开始, 至经过处理单元处理合格后由自流到市政排污管道为止。
设计水量:120m3/d。
2.1.2 达标要求
污水处理站执行《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 中的二级城镇污水处理厂排放限值。
2.1.3 处理后水的去向
经过处理后的水可以接入市政污水管道。
2.2 工艺流程
一般来说, 当废水中BOD与COD的比值大于0.3时, 可采用生物法来处理。该工程待处理废水BOD与COD的比值约为0.5, 可采用生物法处理, 并且考虑到小区待处理污水规模不算大, 故选用生物接触氧化法作为主要处理工艺。由于小区规划面积有限, 可使用的地上面积非常紧张, 建议采用地下形式, 选用结构紧凑的埋地式一体化生活污水处理装置, 可节省占地面积, 同时处理效果稳定, 出水水质好。
2.2.1 工艺流程描述
小区的生活污水排入小区的化粪池, 化粪池上清液通过重力流入污水处理单元细格栅, 去除较大的悬浮物及漂浮物后进入调节池, 调节池用以均化污水的水质、水量, 降低冲击负荷对后续处理单元的影响。在调节池内设置预曝气系统, 污水在调节池内被充氧、搅拌, 并且部分有机物得到降解, 减轻了后续处理单元的处理负荷。调节池部分污水由提升泵提升至一体化设备, 本单元为该工程的核心部分, 该接触氧化池设二级接触氧化池, 内置高效的弹性纤维填料, 易于为微生物挂膜, 通过水下曝气机进行鼓风曝气, 水下曝气机带入了足够的空气, 使得生物膜具有很高的活性, 大量的有机物通过附着在填料上的好氧生物降解为无机物, 起到生化降解的作用, COD去除率达80%以上。经生化处理后的污水排入二沉池进行沉淀处理, 把活性污泥从混合液中分离出来, 保证排放污水的悬浮固体浓度达到排放要求。二沉池沉淀的污泥通过污泥泵提升回化粪池, 化粪池定期清理。
2.2.2 主要构筑物尺寸及设备选型
主要建、构筑物见表1。
主要设备选型见表2。
2.3 污泥培养及调试运行
2.3.1 污泥培养
本工程采用生物接触氧化技术, 该技术是一种好氧生物膜法工艺。在一体化设备内设有填料 (选用弹性填料) , 部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面, 部分则是絮状悬浮生长于水中。因此它兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。对于该工艺的调试应注意以下几点。
(1) 在生物培养阶段, 除氮磷等营养元素的数量必须充足外, 采用小负荷进水的方式, 减少对生物膜的冲刷作用, 增加填料的挂膜速度。本工程采用的填料形式为弹性填料, 弹性填料比表面积大, 挂膜速度快。
(2) 试运行时, 应当随时进行镜检, 观察生物膜的生长情况和生物相的变化情况, 注意特征微生物的种类和数量变化情况。
(3) 控制生物膜的厚度, 保持在2mm左右, 不使厌氧层过分增长, 保持生物膜的脱落均衡进行。
对于菌种的培养, 考虑采用直接培菌。菌种的培养对环境条件有一定的要求, 只有在适宜的环境条件下, 活性细菌才能繁殖、生长。对微生物生长影响较大的环境因素有温度、酸碱度、营养物质和溶解氧。
(1) 温度:水温对活性污泥中的细菌、原生物影响较大。在一定的范围内, 随着温度的升高, 细菌及原生物生长会加速, 处理效果也会增强, 这个温度范围控制在10℃～35℃之间最适宜。如果温度降低, 细菌及原生物生长会减慢, 处理效果也会降低。本工程进水水质为居民用水, 并且进入主体处理单元的污水来自化粪池上清液, 水温保持在25℃左右, 水温适宜活性污泥中的细菌、原生物生长。
(2) 酸碱度:生物体内的生化反应都在酶的参与下进行, 酶反应需要合适的PH值, 合适的PH值范围在6.0～9.0之间。本工程进水水质PH值范围在6.0～9.0之间, 满足酶反应需要的条件。
(3) 营养物质:活性微生物的生长、繁殖及代谢活动都离不开营养物质, 其主要营养物质为碳源、氮源及无机盐类。本工程待处理废水BOD与COD的比值约为0.5, 适宜生物法处理。
(4) 溶解氧:本工程利用好氧细菌来氧化分解污水中的有机污染物, 通过水下曝气机曝气的形式使污水中的溶解氧保持在2.5mg/l～3.5mg/l, 接触氧化池出水溶解氧一般不低于1.5mg/l, 若溶解氧过低, 会影响细菌的代谢速率, 影响处理效果, 如果溶解氧过高的话, 又会增加能耗, 并且容易使生物膜老化。
2.3.2 调试运行
为了加快菌种培养, 从已执行的项目中运过来小部分活性污泥, 放入一体化设备生物接触氧化池中。在调试初期, 将进水水量控制在原设计水量的20%～30%, 进行闷曝 (只曝气不进污水) , 24小时候后再放入原设计水量的20%～30%的污水调试、曝气进水量从小到大逐渐连续运行一周可观察到生物膜逐渐增厚。由于初期生物膜不稳定, 所以池内的曝气量不可过大, 要控制在正常运行的曝气量以内。
3 运行结果及分析
3.1 运行水量及进水水质
工程经半年的试运行后, 系统基本达到稳定水平。由于小区入住率一般在50%左右, 所以实际污水水量只有原设计水量的60%～70%, 实际处理规模为80m3/d左右。
夏季居民用水量较平时多, 选取夏季7月上旬监测进水水质情况 (表3) 。
3.2 出水水质
和进水水质同时监测, 选取夏季7月上旬监测出水水质情况 (表4) 。
天竺空港小区污水处理站实际进水COD浓度在220mg/l～320mg/l之间, 平均值为297mg/l, 与设计进水浓度基本吻合。从表6及图3可以看出, 实际出水COD浓度维持在22mg/l～40mg/l之间, 平均值为32mg/l, 本工程选用的生物接触氧化法工艺可以保证出水达标, 并且该工艺也表现出很强的抗有机污染负荷冲击能力。
3.3 运行中发现的问题及改进措施
本工程原设计水量为日处理量5m3, 原设计按照满负荷设计, 设备24小时连续运行。由于小区住户入住率不高, 在实际运行中污水量只有原设计水量的60%～70%。如果还是按照原先的设计来运行, 不仅增加能耗, 处理效果也不理想。针对这一问题, 对原控制系统进行了改造, 将一体化设备中曝气机由原先24小时连续曝气改为间歇性曝气。主要工作流程为:调节池内液位到达一定高度, 提升泵开启, 同时一体化设备中曝气机启动;调节池内液位若低于一定高度, 提升泵暂停工作, 一体化设备中曝气机设备不是马上停止工作, 而是延时曝气4个小时再停止工作, 如果在延时曝气4个小时内调节池内提升泵又重新开启, 那么, 曝气机延时将从水泵再一次暂停工作开始起重新计算, 延时4个小时曝气。
4 结语
(1) 北京顺义天竺空港小区工程污水处理处理站设计处理能力120m3/d, 采用生物接触氧化法工艺, 考虑到规划用地紧张, 采用地埋式一体化设备。工程实际运行中, 实际运行水量为原设计的60%～70%, 约为80m3/d。随着小区住户增多, 最终可以达到原设计规模。
(2) 北京顺义天竺空港小区工程污水处理处理站实际进水C O D值平均值为297mg/l, 与设计进水浓度基本吻合。实际出水COD浓度维持在22mg/l～40mg/l之间, 平均值为32mg/L, 低于《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 中的二级城镇污水处理厂排放限值。同时, 选用生物接触氧化法工艺的一体化设备也表现出了很强的抗有机污染负荷冲击能力。
(3) 对原先控制系统进行了改造, 将一体化设备中曝气机24小时连续曝气改为间歇性曝气, 将曝气机与调节池内提升泵进行联动控制, 由调节池内水位来调节提升泵的启停, 节省能耗, 并且保证出水达标。
摘要：随着全球水资源状况的不断恶化, 全世界范围内的一股保护水资源的热潮正在兴起。我国水环境污染和生态破坏相当严重, 并呈发展趋势, 目前, 我国城镇绝大部分的生活污水采用直接排放的方式, 没有采取应有的治理措施, 加重了对环境的污染。小区生活污水处理及回用作为一个切实可行的缓解水资源紧缺和防止污染的办法, 已经逐步为人们所重视。再生利用, 变废为宝, 实现污水资源化的理念被广泛地认同和接受。天竺空港倒迁楼内规划的各项配套设施齐全, 环境宜人, 整个小区突出了现代化和生态环境两个主题。根据规划, 拟建污水处理工程将小区内的生活污水处理后排放。本文以北京天竺空港倒迁楼小区为研究对象, 作为该工程的主要参与人员, 本文结合个人经验总结和工程实际运行参数, 结合实际水质、水量指标对运行参数的设计和各工艺段主要建构筑物设计及设备选型进行了详细说明。并且针对现场实施过程中遇到的问题及处理方法也进行了详细地阐述。该工程日处理污水量为120m3, 主要采用二级生物接触氧化工艺进行处理, 由于场地原因, 选用地埋式一体化设备, 经过处理, 出水水质可达到污水综合排放标准要求。
关键词：小区污水处理,生物接触氧化法,一体化生活污水处理装置
参考文献
[1] 张统.污水处理工艺及工程方案设计[J].小区污水处理工程方案设计, 2000, 2.
[2] 祁鲁梁, 纪轩.废水处理技术问答[J].废水的二级生物处理, 2003, 4:194, 243.